单层双跨工业厂房结构设计.doc

中国地质大学（北京） 钢筋混凝土结构课程设计目 录1. 单层双跨工业厂房设计任务书21.1 设计任务21.2 设计内容21.3 设计资料21.5 设计小组分工42. 结构构件的选型和布置52.1 屋面结构52.2 排架柱及基础材料选用情况62.3 梁柱的结构布置92.4 基础平面布置103. 排架结构内力计算123.1 计算简图及柱的计算参数123.2 荷载计算123.3 内力分析153.4 最不利内力组合294. 排架柱的配筋计算394.1 A（C）柱配筋计算394.1.1控制截面最不利内力组合的确定394.1.2上柱配筋计算404.1.3下柱配筋计算。414.1.4柱的裂缝宽度验算434.1.5 牛腿计算444.1.6吊装阶段验算454.2 B柱设计484.2.1 控制截面最不利内力组合的确定484.2.2 上柱配筋计算484.2.3 下柱配筋计算504.2.4柱的裂缝宽度验算524.1.5 牛腿计算524.2.6 柱的吊装验算53结束语57参考文献58附图591. 单层双跨工业厂房设计任务书1.1 设计任务(1). 单层厂房结构布置.(2). 选用标准构件.(3). 排架柱及柱下基础设计.1.2 设计内容(1). 确定上、下柱的高度及截面尺寸.(2). 选用屋面板，天沟板，基础梁，吊车梁及轨道连接件.(3). 计算排架所承受的各项荷载.(4). 计算各种荷载作用下排架的内力.(5). 柱及牛腿的设计.(6). 绘制施工图.结构布置图（屋架，天窗架，屋面板，屋盖支撑布置，吊车梁，柱及柱间支撑，墙体布置.基础施工图（基础平面图及配筋图）.柱施工图（柱模板图，柱配筋图）.1.3 设计资料1) 车间该车间为双跨厂房，车间总长为，柱距为，厂房剖面如图1-1所示。图1-1:厂房结构剖面图2) 吊车厂房每跨内各有两台150/30kN中级工作制吊车。吊车轨顶标高9.90m。3) 厂房标准构件选用采用预应力混凝土大型屋面板，标准自重1.4/。屋架采用梯形，标准自重156.1kN，吊车梁采用2150a型箱形梁，梁屋架标准自重18.62kN，轨道及零件重0.8kN/m。4) 自然条件基本风压，基本雪压，屋面活荷载为0.50KN/。5) 建筑构造屋面：卷材防水屋面墙体：240厚清水砖墙，钢门窗地面：室内为混凝土地面，屋内外高差150mm主要材料有：混凝土用C20（轴心抗压强，度弯曲抗压强度 ，轴心抗压强度），钢筋用级。6) 建筑构造屋面卷材防水屋面，其做法如下： SBSIV改性油毡 20mm厚水泥砂浆找平层 100mm厚水泥珍珠岩制品保温层 一毡二油隔气层 预应力混凝土大型屋面板墙体240mm清水砖墙，钢门窗地面室内混凝土地面，室内外高差150m1.5 设计小组分工表1-1 小组成员情况统计表职务姓名学号具体任务自评分（10分制）备注组长张俊弋02207229组织分工，文字录入8.5组员张亮02207232计算，公式录入9.0工作认真负责 组员王昭02207212文字录入7.0组员蔡浩然02207222文字录入，资料收集8.5组员董少阳01107014CAD图9.0工作认真细心耐心组员李连辉02207306计算，排版9.0工作投入，专心2 结构构件的选型和布置装配式钢筋混凝土排架结构 ，当结构布置符合建筑模数且尺寸在常规的范围内时，除柱与基础应单独设计完成外，其他构件可从建筑标准图集中选用。通用图集一般包括设计说明、构件选用表、结构布置图、模板图、配筋图、预埋件详图、钢筋及钢筋用量表等内容。它们属于结构施工图，可作为施工的依据。设计中应选用正确合适的构件，对构件进行正确的表示，而无需逐个构件设计。 2.1 屋面结构屋面板屋面板（包括檐口板、嵌板）选用方法：采用全国通用工业厂房结构构件标准图集92G410（一）1.5m6m，预应力钢筋混凝土大型屋面板，卷材防水。板重（包括灌缝在内），标准值为1.4kN/。屋面板的选用方法（包括檐口板，嵌板）是：计算该板所受外加荷载的标准值，在图集中查出的允许外加荷载标准值应比它大但又最接近的板代号，其选用结果见表2-1。天沟板应配合屋架选用天沟板。采用92 G410（三）1.5m6m预应力钢筋混凝土屋面板（卷材防水天沟板）。又屋面排板计算，天沟板的宽度为680mm。具体计算如下：半跨屋架上弦坡面总长当排放5块屋面板和1块890mm嵌板时，则有 所以，根据图集选用1块宽为860mm的天沟板，间表2-11，其布置如图2-21所示。该厂房一侧设有4根落水管，天沟板内坡度为5，垫层最薄处为20mm厚，则最厚处为80mm，按最厚处的一块天沟板（80mm）计算其所受的外加荷载标准值，选用方法同屋面板，其选用结果见表2-1，但需要注意天沟板的开洞位置。（3）屋架屋架选用应根据厂房使用要求、跨度大小、屋面荷载的大小、有无天窗及天窗类别、檐口类别等进行选用。本实例采用95G415（三）预应力钢筋混凝土折线形屋架（跨度18m），其选用情况见表2-1（4）屋盖支撑可不设屋架上弦横向水平支撑，但须保证屋面板与屋架的连接不少于三个焊接点并沿板缝灌注不低于C15的细石混凝土，否则，应在该厂房的两端第一柱间设置上弦横向水平支撑.屋架间的垂直支撑与水平系杆，可在该厂房两端的第一柱间的端中及两端设置垂直支撑，并在各跨跨中下弦处设置通长的纵向刚系杆，在各跨两端下弦处设置通长的钢筋混凝土系杆.屋架下弦的横向及纵向水平支撑均不可设.吊车架2.2 排架柱及基础材料选用情况柱混凝土：采用C20,钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335级钢筋（，），箍筋采用HPB235级钢筋.基础混凝土：采用C20,钢筋：采用HRB335级钢筋（）表2-1 屋面结构选材构件名称标准图集选用型号外加荷载允许荷载构建自重屋面板G410(一)1.5m6m预应力混凝土屋面板YWB2（中间跨）YWB2s（端跨）SBSIV改性油毡防水层 0.3520mm水泥砂浆找平层 200.02=0.40100mm水泥珍珠岩保温层4.80.1=0.48一毡二油防水层0.0520mm水泥砂浆找平层0.40恒载 1.68 kN/ 2.38 kN/2.46kN/板自重1.3kN/灌缝重0.1kN/G410(一)1.5m6m预应力混凝土屋面板（卷材防水嵌板，檐口板）KWB1（中间跨）KWB21s（端跨）同上2.50kN/板自重1.65kN/灌缝重0.1kN/天沟板G410(三)1.5m6m预应力混凝土屋面板（卷材防水天沟板）TGB681（中间跨）TGB681a（中间跨右端有开洞）TGB681b（中间跨左端有开洞）TGB681sa（端跨右端有开洞）TGB681sb（端跨左端有开洞）积水深为230mm（与高肋齐）SBSIV改性油毡 0.350.9=0.32100.230.46=1.0620mm水泥砂浆找平层200.020.09=0.36100mm水泥珍珠岩保温层4.80.100.5=0.24一毡二油隔气层0.051.18=0.0620mm水泥砂浆找平层200.021.18=0.47 2.51 KN/3.05kN/1.91kN/屋架G415(三)预应力钢筋混凝土折线形屋架（跨度24m）YWJA241Aa屋面板以上恒载 1.68kN/活载 0.70 kN/ 屋架以上荷载 2.38 kN/3.50kN/106kN/榀支撑重0.25kN/天窗架G316中型钢筋混凝土GJ9-03天窗架天窗端壁236kN/榀257kN/榀吊车梁G323（二）钢筋混凝土吊车梁（中轻级工作制）DL9Z（中间跨）DL9Z（边跨）39.5kN/根40.8kN/根基础梁G320钢筋混凝土基础梁JL-1（中间跨）JL-3（边跨）16.7kN/根（中间跨）15.1kN/根（边跨）轨道联结G-325吊车梁轨道联结DGL-13P=1.27185=234.95kN最大设计轮压p（t） ,，说明截面属于大偏心受压情况，则故， 第二组： 由于，应考虑偏心距增大系数。 ,取。 由于，取。 所以可先按大偏心受压情况计算。先假定中和轴位于翼缘内，则 所以假定成立，说明中和轴位于翼缘内。综合以上二种计算结果，最后上柱钢筋选为每侧422()则下柱截面全部纵筋的配筋率，截面一侧钢筋的配筋率，满足混凝土结构设计规范（GB50010-2002）第9.5.1条规定。按轴心受压构件验算垂直于弯矩作用平面的受压承载力，可知垂直于排架方向下柱的计算长度 满足弯矩作用平面外的承载力要求。4.1.4柱的裂缝宽度验算混凝土结构设计规范（GB50010-2002）第8.1.2规定，对的偏心受压可不进行裂缝宽度验算。对上柱和下柱，按荷载效应标准值组合，均取偏心距最大时所对应的不利内力进行裂缝宽度验算。验算过程见表4-1，其中上柱，下柱，构件受力特征系数，混凝土保护层厚度c取。表4-1 柱的裂缝宽度验算表柱截面上柱下柱内力标准值M(kNm)50.27481N(kN)178.05391.5283mm0.551230mm0.550.0060.0091.11.0535.561705mm00.158295.29mm779.53154.6MPa148.84Mpa0.020.3720.216mm0.3mm(满足要求)0.152mm0.3mm(满足要求) 5） 柱的箍筋配置。非地震区的单层厂房柱，其箍筋数量一般由构造要求控制。根据构造要求，上下柱均采用箍筋。4.1.5 牛腿计算 i）截面尺寸验算。根据吊车梁支撑位置，截面尺寸及构造要求，初步拟定牛腿尺寸如图2-1所示。牛腿柱的外形尺寸： 。 作用于牛腿顶面按荷载效应标准组合计算的竖向力为 牛腿顶面无水平荷载，即。 取， 所以，牛腿截面尺寸满足要求。 ii) 正截面承载力计算及配筋构造。 因为，所以，纵向受力钢筋按构造配置。 实际选用 。 iii) 斜截面承载力的计算水平箍筋和弯起筋确定。因0.32 因为 所以纵向受力钢筋按构造配置。，实际选用 。 iii）斜截面承载力计算水平箍筋和弯起筋确定。因 ，故牛腿可不设弯起钢筋。水平箍筋选用，且应满足牛腿上部范围内的水平箍筋总截面面积不应小于竖向力的水平纵向受拉钢筋截面面积的。即满足要求。iv) 局部承载强度验算。取垫板尺寸，则满足要求。4.2.6 柱的吊装验算柱采用翻身起吊，吊点位置和A柱一样。柱插入杯口深度为，则柱吊装总长为 。计算简图如下：图4-2：B柱吊装计算简图i）荷载计算。柱吊装阶段的荷载为柱的自重，且应考虑动力系数= 1.5 ，即 ii)内力计算。上柱根部的设计值为 牛腿根部的设计值为 由得 所以 下柱段最大正弯矩计算如下： 由 得 iii)承载力和裂缝宽度验算。上柱配筋为，其受弯承载力按下式进行验算： 裂缝宽度